臭氧脫硝

為脫硝?所謂脫硝，指的是除去煙氣中的NOx，NOx主要是NO和NO2組成，而NO含量占90%以上。要除去煙氣中的NO和NO2，就必須研究NO和NO2的性質(zhì)。NO是一種惰性氧化物，它雖然溶于水，但不能生成氮的含氧酸。在0℃時(shí)，一體積水可溶解0.07體積的NO。NO***特殊的化學(xué)性質(zhì)是加合作用，在常溫下能與空氣中的氧化合，生成紅棕色的NO2。NO是不穩(wěn)定的，和O2相遇，能使O2分裂成氧原子，并和其中的一個(gè)氧原子結(jié)合成NO2。NO2是紅棕色有特殊臭味的氣體，在-10℃左右聚合成N2O4，在120℃時(shí)N2O4全部分解成NO2，溫度再高NO2開(kāi)始分解成NO和O2;NO2溶于水生成硝酸和亞硝酸;亞硝酸和后面的脫硫NH3反應(yīng)生成，更溶于水。NO2的毒性是NO的5倍。NO和NO2是怎樣產(chǎn)生的呢?一般情況下N2和O2和不發(fā)生化合反應(yīng)。氮氧化合物是在空氣中放電時(shí)或在高溫燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的，首先生成NO，然后由NO氧化成NO2。在高溫燃燒過(guò)程中空氣中的氮和燃料中的氮化物等不可能燃燒的物質(zhì)與氧起化學(xué)反應(yīng)，首先形成NO，隨后它的一部分在煙道內(nèi)與氧化合形成NO2，大部分的NO從煙囪中排入大氣，并與大氣中的氧結(jié)合成NO2。而未被氧化成NO2的NO就在大氣中與NO2共存下來(lái)。 在燃燒過(guò)程中燃燒氣體溫度越高，過(guò)?？諝庠蕉啵纬蒒O量就越多。即在燃燒效率越高的情況下，NO越容易生成。這種燃燒方式生成的NO2中NO占90%以上，NO2較少。 按照常用的燃燒方式，煤的燃燒物中NO2的含量為500-1500ppm。

傳統(tǒng)的煙氣脫硫脫硝工藝已經(jīng)不能滿足嚴(yán)格的減排要求，傳統(tǒng)的工藝也存在設(shè)備投資高、占地面積大等缺點(diǎn)，因此開(kāi)發(fā)工藝簡(jiǎn)單、可靠的脫硫脫硝工藝具有重要意義。臭氧脫銷無(wú)非是脫掉煙氣中的NOx，煙氣中NOx的主要組成部分是NO，臭氧的高級(jí)氧化作用可以達(dá)到脫除效果，而且煙氣中的其他有害氣體也可以脫除。臭氧作為一種強(qiáng)氧化劑，可以容易的將NO氧化成可溶于水生成HNO2和HNO3的NO2、N2O3、N2O5等高價(jià)態(tài)氮氧化物。然后采用溶液進(jìn)行吸收，***終將NOx 轉(zhuǎn)化為N2達(dá)到脫除的目的，NOx的去除率高達(dá)90%以上。

我司與山東大學(xué)、國(guó)舜環(huán)保合作共同在臭氧同時(shí)脫硫脫硝過(guò)程中NO 的氧化機(jī)理進(jìn)行了研究，對(duì)臭氧在煙道的投放、布?xì)夥绞?、氣相混合方式，溫度控制影響、粉塵影響等做了全面的模擬實(shí)驗(yàn)，總結(jié)了煙氣中NOx與O3之間詳細(xì)的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理，該機(jī)理比較復(fù)雜。在實(shí)際試驗(yàn)中，可根據(jù)不同溫度條件下臭氧與NO 的關(guān)鍵反應(yīng)進(jìn)行研究。

不同溫度條件下，O3與NO 之間的關(guān)鍵反應(yīng)如下：

NO+O3→NO2+O2 (1)

NO2+O3→NO3+O2 (2)

NO3+NO2→N2O5 (3)

NO+O+M→NO2+M (4)

NO2+O→NO3 (5)

臭氧氧化法脫硝主要是利用臭氧的強(qiáng)氧化性，將不可溶的低價(jià)態(tài)氮氧化物氧化為可溶的高價(jià)態(tài)氮氧化物，然后在洗滌塔內(nèi)將氮氧化物吸收，達(dá)到脫除的目的。該脫硝系統(tǒng)在不同的 NOx 等污染物濃度和比例下，可以同時(shí)高效率脫除煙氣中的 NOx、二氧化硫和顆粒物等污染物，同時(shí)還不影響其他污染物控制技術(shù)，是傳統(tǒng)脫硝技術(shù)的一個(gè)高效補(bǔ)充或替代技術(shù)。

按照 O3 對(duì)于 NOx 復(fù)雜的氧化反應(yīng)過(guò)程，實(shí)際上***后通過(guò) N 的價(jià)態(tài)變化體現(xiàn)出來(lái)，

主要的反應(yīng)如下：

2NO + 3O3 = N2O5 + 3O2

2N02 + O3 = N2 O5 + O2

NO + O3 = N O2+ O2

與氣相中的其他化學(xué)物質(zhì)如 CO，SO2 等相比，NOx 可以很快地被臭氧氧化，這就使得 NOx 的臭氧氧化具有很高的選擇性。因?yàn)闅庀嘀械?NOx 被轉(zhuǎn)化成溶于水溶液的離子化合物，這就使得氧化反應(yīng)更加，從而不可逆地脫除了 NOx，而不產(chǎn)生二次污染。

經(jīng)過(guò)氧化反應(yīng)，加入的臭氧被反應(yīng)所消耗，過(guò)量的臭氧可以在噴淋塔中分解。除了 NOx之外，一些重金屬，如汞及其他重金屬污染物也同時(shí)被臭氧所氧化。煙氣中高濃度的粉塵或固體顆粒物不會(huì)影響到 NOx 的脫除效率。

臭氧氧化脫硝可應(yīng)用于：以煤、焦炭、褐煤為燃料的公用工程鍋爐;以燃?xì)?、煤、重油為燃料的工業(yè)鍋爐;鉛、鐵礦、鋅/銅，玻璃、水泥加工、生產(chǎn)的各種爐窯;用于處理生物廢料，輪胎及其他工業(yè)廢料的燃燒爐;來(lái)自于酸洗和化工過(guò)程的酸性氣流;催化裂化尾氣;各種市政及工業(yè)垃圾焚化爐等

我公司于2012年下半年在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行燃煤NOx的實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)，2013年在山東某電廠進(jìn)行了臭氧氧化法NOx的的中試， 2014年9月在山東淄博某熱電廠進(jìn)行工程項(xiàng)目改造;從NOx初始值、濃度區(qū)間、臭氧濃度、投加點(diǎn)流場(chǎng)模擬，到通過(guò)脫硫液的有效吸收，進(jìn)行多項(xiàng)全面的分析和評(píng)估，使NOx去除率達(dá)80%以上。

臭氧氧化脫硝技術(shù)的應(yīng)用，充分的解決了很多鍋爐不能在傳統(tǒng)工藝上解決的難題，臭氧氧化脫硝技術(shù)不對(duì)鍋爐及其附屬設(shè)施進(jìn)行改造。臭氧脫硝技術(shù)在除塵設(shè)備風(fēng)機(jī)后和脫硫塔之間投加，并有1-1.5S的反應(yīng)時(shí)間，煙氣溫度在90-250℃之間，臭氧脫硝運(yùn)行成本只有臭氧設(shè)備的本身的功耗和制取臭氧的氧氣。在同等脫硝效率的基礎(chǔ)上，是SCR靜態(tài)投資的1/2，動(dòng)態(tài)沒(méi)有SCR催化劑在使用過(guò)程中的效率在平行運(yùn)行一段時(shí)間后的線性下降;無(wú)需考慮原風(fēng)機(jī)、風(fēng)量、風(fēng)壓不能滿足使用要求帶來(lái)的風(fēng)機(jī)更換、使用后的風(fēng)阻、清塵、還原劑、氨水、氨逃逸等使用蒸氣和建立氨區(qū)、報(bào)裝等手續(xù)。

臭氧氧化脫硝無(wú)需像SCR需要停機(jī)改造特別是發(fā)電行業(yè)和蒸氣使用行業(yè);SCR停機(jī)改造三個(gè)月帶來(lái)的各種損失，風(fēng)阻帶來(lái)的風(fēng)機(jī)功率增加，是很多企業(yè)在環(huán)保壓力下進(jìn)行改造沒(méi)有充分考慮的一筆不小的損失，靜態(tài)投資所占資金的利率、固定資產(chǎn)拆舊殘值，資本現(xiàn)金流財(cái)務(wù)內(nèi)部的收益率等。

在NOx的初始值較高的鍋爐燃煤煙氣，由于氧化后的吸收問(wèn)題，建造有條件的進(jìn)行低氮改造(改造后的效率在20%左右)，在溫度區(qū)間800-950℃窗口進(jìn)行SNCR改造，循環(huán)流化床的效率在40-60%左右，

然后使用臭氧氧化脫硝工藝，效率在60-90%左右，理論值在不考慮成本的情況下，臭氧脫硝可以99%脫除。

臭氧脫硝是利用臭氧2.07V的強(qiáng)化氧化電位把低價(jià)態(tài)的NO氧化成高價(jià)態(tài)的NO2、NO3、N2O5等復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)。王鵬博士利用不同的臭氧濃度在不同溫度區(qū)間、不同的反應(yīng)時(shí)間和相同的脫硫液分析，脫除的效率是不相同的。低濃度存在氧化不，脫除效率低，臭氧濃度高存在過(guò)氧化等現(xiàn)象。

不能充分考慮系統(tǒng)工藝，會(huì)造成NOx指標(biāo)達(dá)標(biāo)，但煙氣顏色的感官指標(biāo)問(wèn)題。

目前已有企業(yè)在盲目使用，造成了煙氣黃棕色，也有的出現(xiàn)藍(lán)煙等現(xiàn)象。